摘要：主要研究发电厂电气节能与电气自动控制系统的设计方法，从变压器节能设计、线路损耗控制、电力拖动节能设计和电气自动控制系统等方面，对发电厂电气节能和电气自动控制系统设计思路进行了深入探讨。
关键词：发电厂；电气节能；电气自动控制
近些年国家经济快速发展，能源供应需求逐渐增加，能源紧张问题更加严重，节能成为了国家工业经济的主要发展趋势，可持续发展和绿色经济概念日渐深化人心，粗放的、高能耗的工业生产必将为历史淘汰。发电厂电气节能与电气自动控制系统在控制发电厂能耗，提高发电效益方面发挥着重要的作用，积极探索发电厂电气节能与电气自动控制系统的设计思路与方法，对进一步提高发电厂的节能性能有很大帮助。
一、变压器节能设计
变压器是发电厂的核心设备，变压器损耗在发电厂总损耗中占据较高的比例。变压器损耗有空载损耗和负载损耗两种形式，变压器铁芯材质以及内部结构影响变压器的空载损耗，线圈材质和导体截面主要影响变压器的负载损耗。
（一）使用节能型变压器
近些年，发电厂设备材料工艺快速发展，发电厂的结构也持续优化改进，节能型的电力设备在发电厂中得以广泛应用，显著降低了发电厂电能损耗，节能效果比较理想，尤其是节能型变压器，空载损耗和负载损耗都得以大幅度降低，选择节能型变压器，是变压器节能设计的基础。
（二）变压器运行方式优化
制定变压器运行调节方案时，要有意识地减少空载运行变压器数量。火电厂往往设置了大容量高压变压器作为主变备用和高压厂用变压器备用以及厂用电电源，变压器容量和最大厂用高压变压器容量相同，空载损耗随之增加。为了减少变压器的空载损耗，在保证电厂厂用电可靠性的前提下，要求低压厂用电优先选择暗备用动力中心接线方案，这种接线方式下，正常运行时，两台变压器互为备用，分别承载一半载荷，每台变压器负载损耗减少为满载的1/4。明备用动力中心接线方案变压器投资较少，但是电缆以及电缆通道建设的投资有所增加，而且变压器损耗偏高，综合比较，认为暗备用动力中心接线方案节能性能更好。
二、线路损耗和铁磁性损耗
（一）流导体截面选择
选择流导体截面，应该遵循经济电流密度原则，除了配电装置汇流母线，大全年负荷利用小时数长距离母线、大传输容量回路都应该依据经济电流密度原则选择合适的流导体截面，从而进一步优化投资，同时减少线路损耗。
（二）封闭母线
发电机组引出线遵循经济电流密度原则，选择合适的流导体截面，在此基础上，场地布置和安装操作可行时，尽量选择离相封闭母线，能够有效减少导体长度，控制线路损耗，而且封闭母线有着更好的屏蔽效果，从而能够显著减少输电线路贴纸性损耗，线路运行的可靠性更高，维护工作量更少，接线的整体美观度也有所提升，综合效果比较理想。
（三）铁磁性损耗控制
铁磁材料在交变磁场作用下，会出现涡流损耗与磁滞损耗，均被称为铁磁性损耗，较大的铁磁性损耗会导致钢材料局部过热，影响设备的安全性和绝缘性能，也造成了大量的线路损耗，需要从减少钢结构材料的使用、减少封闭回路、优化钢材料和载流导体空间等方面入手控制铁磁性损耗。首先要选择更加先进的导体金具型号，尽量选择非导磁性材料，进一步减少铁磁性损耗的同时也有效避免了局部温度上升对设备安全性和绝缘性能造成的威胁，减缓线路设备绝缘老化，延长设备使用寿命。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电抗器周围空间范围严格限制钢结构使用，需要遵循出厂技术文件给出的空间尺寸要求预留空档，条件允许的情况下，尽量拉开钢结构和电抗器之间的距离，附近存在强交变磁场空间，设计钢结构，要选择合适的钢构和母线相对位置，尽量使钢结构垂直于导体，防止产生感应电流和环流。施工大体积钢结构混凝土，需要将钢结构切割成不连续小段，或者在钢筋交叉点包扎绝缘，并且设计时，要注意大电流母线附近钢结构不要形成闭合回路，无法避免，需要设置黄铜焊缝或者绝缘板，大电流敞开式母线和钢结构之间设置屏蔽板，支撑钢结构上安装屏蔽环，有效控制钢构铁磁性损耗。
三、电力拖动设计
（一）电动机节能
现阶段发电厂使用最广泛的电动机是笼型异步交流电动机，这种电动机结构简单、造价便宜、方便维护、运行安全可靠、为了进一步减少异步电动机电力拖动损耗，要选择高功率因数、高效率的电动机，同时积极应用调速技术，使电动机能够根据负荷的变化调整转速，从而提高电动机低转速运行时的效率，降低能耗。现阶段得以工业级应用的三相异步电动机电气调速技术主要有变极调速电动机、高压多速电机和低压多速电机几种，节能效果均比较理想。
（二）变频调速
交流变频电机调速系统通过改变电源频率来控制电机转速，有交流电机、变频器、控制电路等几部分，主要分为交交变频器和交直交变频器两种。交交变频器是连接在相同交流电源上的若干相控整流器系统，通过调整相控整流器控制角，切换整流器为整流或有源逆变状态，获得低频率交流电，适用于大功率低频交流拖动应用场景。交直交变频器首先使用整流器转变电网频率交流电为直流电，之后通过中间直流电路和逆变器，转为可调频率交流电。变频调速用于火电厂电动机电力拖动，能够满足大负荷变化、低负荷运行电力拖动的节能需求。
四、电气自动控制系统设计
电力系统发电量控制有同步发电机调速器控制、AGC自动发电控制、经济调度发电控制三种形式。三种频率控制方式有所差别，基于调速器的调频控制方式直接改变发电机组输出功率，能够快速响应小负荷短时间波动，但是短时间内大负荷变化无法通过调速器调频来进行控制，转而需要通过电力系统控制中心根据系统频率以及相连地区的输电线路功率偏移程度进行AGC控制，而调整周期在三分钟以上的负荷波动，需要根据负荷曲线对几分钟后总负荷变化趋势进行准确预测，在此基础上，由计算机发送发电机组经济输出功率控制指令，根据经济调度分配负荷，调整发电厂的输出功率。AGC借助发电机组输出功率的调整进行负荷波动反馈控制，电力系统功率不平衡会导致频率偏移，因此控制发电机组输出功率可以以电网的频率为依据，发电机组调速器能够根据电网频率的变化情况对电机组的输出功率进行自动调节，因此具备一定程度的自动发电控制功能，而狭义的AGC控制是功能完善、控制性能优异的发电输出功率自动控制系统，借助小型计算机实现闭环控制。
结语：
火电厂是能源消耗大户，需要承担一定的节能降耗责任，从设计角度优化电气自动控制系统，提升电气节能性能有着重要的意义。
参考文献：
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论文作者:胡邵栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：变压器论文; 发电厂论文; 节能论文; 电气论文; 母线论文; 负荷论文; 钢结构论文; 《电力设备》2017年第1期论文;